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Integrierte und nachhaltigkeitsorientierte Deckensysteme im Stahl- und Verbundbau Integrated and sustainable Floor Slab Systems in Steel and Composite Structures
Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde ein integriertes Deckensystem entwickelt, das eine flexible Gebäudenutzung über den gesamten Lebenszyklus ermöglicht. Die Aufgabenstellung wurde entsprechend der Praxisanforderungen durch ein Projektteam mit sich ergänzenden Forschungsbereichen bearbeitet. Im Forschungsbereich Tragwerksplanung wurde das Trag- und Verformungsverhalten der filigranen, vorgespannten Verbunddeckenträger mit Stegöffnungen und Verbund- dübelleiste untersucht. Hierzu wurden experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt. Eine besondere Untersuchungsproblematik stellte der gestörte Querkraft- abtrag im Bereich der großen Stegöffnungen dar. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen wurde ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit des Deckensystems mit Stegöffnungen hergeleitet. Zusätzlich wurden baudynamische Untersuchungen am Deckenelement durchgeführt, um die Auswirkungen personen- induzierter Schwingungen zu bewerten. Der Forschungsbereich Brandschutz umfasste Untersuchungen zum Trag- und Verfor- mungsverhalten des Deckensystems im Brandfall. Zwei unterschiedliche Brand- szenarien wurden in experimentellen und numerischen Untersuchungen betrachtet: Ein Brand unterhalb des Deckensystems sowie ein Kabelbrand im Deckenzwischenraum. Um die Anzahl der potentiellen Versagensmechanismen in den experimentellen Unter- suchungen zu reduzieren, wurde das Deckensystem mit einer Verbunddübelleiste, jedoch ohne große Stegöffnungen konzipiert. Hierbei wurde im Besonderen der Einfluss der thermischen Dehnungen auf die Vorspannkräfte und das Verformungsverhalten untersucht. Begleitend wurden die beobachteten Effekte auf numerischer Ebene in Parameterstudien untersucht. Zur Optimierung der thermischen Eigenschaften des Deckensystems (insbesondere im Kühlfall) wurden im Forschungsbereich Bauphysik zwei technische Prinzipien verfolgt: Einerseits die passive Kühlung, bei der die natürlichen Temperaturschwankungen zwi- schen Tag und Nacht genutzt werden, um die sommerlichen Raumtemperaturen inner- halb des angestrebten Bereichs zu halten. Andererseits stellt die Bauteilaktivierung eine weitere Möglichkeit zur Optimierung des Raumklimas dar, bei der in das Deckensystem Rohrleitungen integriert werden, um so über einen Wasserkreislauf gezielt Wärme abführen zu können. Anhand typischer räumlicher Anordnungen im Büro- und Verwaltungsbau wurden im Forschungsbereich Gebäudetechnik drei unterschiedliche Lastfälle identifiziert. Zur Er- mittlung der notwendigen Trägeröffnungen des entwickelten Deckensystems wurde ein Lüftungskonzept entwickelt und eine Kanalauslegung für die Varianten vorgeschlagen. Abschließend wurde eine Nachhaltigkeitsbewertung des entwickelten Deckensystems durchgeführt. Anhand des DGNB-Kriterienkatalogs wurden für Stahl-Verbunddecken relevante Kriterien ausgewählt und eine Bewertung des Deckensystems hinsichtlich seiner ökologischen, ökonomischen sowie soziokulturellen und funktionelle Qualität durchgeführt. Auf den Betrachtungsebenen „Bauteil“, „Tragstruktur“ sowie „Gesamtge- bäude“ und unter Berücksichtigung konkreter Nutzungsszenarien wurden die möglichen Einflussfaktoren der Stahl-Verbundbauweise auf die Ökobilanz eines Gebäudes identifi- ziert und Optimierungsmöglichkeiten herausgearbeitet. Die Forschungsergebnisse führen in Summe zu einem nachhaltigen Stahl-Verbund- deckensystem, das die aus Gebäudetechnik- und Nachhaltigkeitsaspekten resultieren- den Anforderungen integral und ganzheitlich berücksichtigt und im Stahlhochbau einge- setzt werden kann. Mit Spannweiten von bis zu 16 m, Nutzlasten bis 5 kN/m² und einem exzellenten Schwingungsverhalten, ermöglicht das nachhaltige Stahl-Verbund- deckensystem den vollständigen Verzicht auf tragende Innenwände und Innenstützen, so dass variable Grundrissanordnungen, eine hohe Anpassungsfähigkeit an dynamische Nutzerprofile und eine dauerhaft flexible Gebäudenutzung mit Wohn-, Büro- und Mischnutzung in zeitlich beliebiger Reihenfolge erzielt werd
Integrierte und nachhaltigkeitsorientierte Deckensysteme im Stahl- und Verbundbau Integrated and sustainable Floor Slab Systems in Steel and Composite Structures
Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde ein integriertes Deckensystem entwickelt, das eine flexible Gebäudenutzung über den gesamten Lebenszyklus ermöglicht. Die Aufgabenstellung wurde entsprechend der Praxisanforderungen durch ein Projektteam mit sich ergänzenden Forschungsbereichen bearbeitet. Im Forschungsbereich Tragwerksplanung wurde das Trag- und Verformungsverhalten der filigranen, vorgespannten Verbunddeckenträger mit Stegöffnungen und Verbund- dübelleiste untersucht. Hierzu wurden experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt. Eine besondere Untersuchungsproblematik stellte der gestörte Querkraft- abtrag im Bereich der großen Stegöffnungen dar. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen wurde ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit des Deckensystems mit Stegöffnungen hergeleitet. Zusätzlich wurden baudynamische Untersuchungen am Deckenelement durchgeführt, um die Auswirkungen personen- induzierter Schwingungen zu bewerten. Der Forschungsbereich Brandschutz umfasste Untersuchungen zum Trag- und Verfor- mungsverhalten des Deckensystems im Brandfall. Zwei unterschiedliche Brand- szenarien wurden in experimentellen und numerischen Untersuchungen betrachtet: Ein Brand unterhalb des Deckensystems sowie ein Kabelbrand im Deckenzwischenraum. Um die Anzahl der potentiellen Versagensmechanismen in den experimentellen Unter- suchungen zu reduzieren, wurde das Deckensystem mit einer Verbunddübelleiste, jedoch ohne große Stegöffnungen konzipiert. Hierbei wurde im Besonderen der Einfluss der thermischen Dehnungen auf die Vorspannkräfte und das Verformungsverhalten untersucht. Begleitend wurden die beobachteten Effekte auf numerischer Ebene in Parameterstudien untersucht. Zur Optimierung der thermischen Eigenschaften des Deckensystems (insbesondere im Kühlfall) wurden im Forschungsbereich Bauphysik zwei technische Prinzipien verfolgt: Einerseits die passive Kühlung, bei der die natürlichen Temperaturschwankungen zwi- schen Tag und Nacht genutzt werden, um die sommerlichen Raumtemperaturen inner- halb des angestrebten Bereichs zu halten. Andererseits stellt die Bauteilaktivierung eine weitere Möglichkeit zur Optimierung des Raumklimas dar, bei der in das Deckensystem Rohrleitungen integriert werden, um so über einen Wasserkreislauf gezielt Wärme abführen zu können. Anhand typischer räumlicher Anordnungen im Büro- und Verwaltungsbau wurden im Forschungsbereich Gebäudetechnik drei unterschiedliche Lastfälle identifiziert. Zur Er- mittlung der notwendigen Trägeröffnungen des entwickelten Deckensystems wurde ein Lüftungskonzept entwickelt und eine Kanalauslegung für die Varianten vorgeschlagen. Abschließend wurde eine Nachhaltigkeitsbewertung des entwickelten Deckensystems durchgeführt. Anhand des DGNB-Kriterienkatalogs wurden für Stahl-Verbunddecken relevante Kriterien ausgewählt und eine Bewertung des Deckensystems hinsichtlich seiner ökologischen, ökonomischen sowie soziokulturellen und funktionelle Qualität durchgeführt. Auf den Betrachtungsebenen „Bauteil“, „Tragstruktur“ sowie „Gesamtge- bäude“ und unter Berücksichtigung konkreter Nutzungsszenarien wurden die möglichen Einflussfaktoren der Stahl-Verbundbauweise auf die Ökobilanz eines Gebäudes identifi- ziert und Optimierungsmöglichkeiten herausgearbeitet. Die Forschungsergebnisse führen in Summe zu einem nachhaltigen Stahl-Verbund- deckensystem, das die aus Gebäudetechnik- und Nachhaltigkeitsaspekten resultieren- den Anforderungen integral und ganzheitlich berücksichtigt und im Stahlhochbau einge- setzt werden kann. Mit Spannweiten von bis zu 16 m, Nutzlasten bis 5 kN/m² und einem exzellenten Schwingungsverhalten, ermöglicht das nachhaltige Stahl-Verbund- deckensystem den vollständigen Verzicht auf tragende Innenwände und Innenstützen, so dass variable Grundrissanordnungen, eine hohe Anpassungsfähigkeit an dynamische Nutzerprofile und eine dauerhaft flexible Gebäudenutzung mit Wohn-, Büro- und Mischnutzung in zeitlich beliebiger Reihenfolge erzielt werd
Integrierte und nachhaltigkeitsorientierte Deckensysteme im Stahl- und Verbundbau Integrated and sustainable Floor Slab Systems in Steel and Composite Structures
Integrated and sustainable Floor Slab Systems in Steel and Composite Structures
HeBIS THM (host institution) / Forschungsvereinigung Stahlanwendung (editor)
2016
366 S.
Miscellaneous
Electronic Resource
Unknown
Integrierte und nachhaltigkeitsorientierte Deckensysteme im Stahl‐ und Verbundbau
Online Contents | 2017
Integrierte und nachhaltigkeitsorientierte Deckensysteme im Stahl‐ und Verbundbau
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